Космический телескоп Хаббл всего на 500 километров ближе к космосу, чем мы на Земле, но с его точки зрения за пределами атмосферы и прочих помех можно увидеть мир на миллиарды световых лет дальше. За свои 25 лет службы он в корне изменил наше понимание астрофизики. Его камеры обнаружили черные дыры, галактические столкновения, жестокую смерть звезд. Хаббл помог нам определить возраст Вселенной и подтвердил, что она полна планет. Его назвали самым важным научным инструментом в истории человечества.

Хабблом управляют из Научного института космического телескопа в кампусе Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Вот десять научных открытий, которые считаются важнейшими в истории работы Хаббла.

Удар кометы (1994)

Этот снимок гигантской планеты Юпитер, сделанный телескопом Хаббл, раскрывает места падения двух фрагментов кометы Шумейкера — Леви 9. Двадцать один крупный кусок кометы дождем посыпался на Юпитер в июле 1994 года. Места падения, расположенные в южном полушарии планеты, — это темные места в левом верхнем углу фотографии.

Комета Шумейкера — Леви 9 была особенной. С одной стороны, она вращалась не вокруг Солнца, подобно другим кометам, обнаруженным астрономами. Она вращалась вокруг Юпитера. И вскоре после ее открытия в 1993 году ученые поняли, что она вот-вот упадет на планету. Падение произошло на стороне Юпитера, обращенной в сторону от Земли, но быстрое вращение планеты позволило зафиксировать место падения камерами Хаббла. Комета развалилась на части, многочисленные фрагменты упали на газовый гигант и оставили темные отметины, некоторые из которых в диаметре не меньше Земли. Эти отметины продержались еще несколько месяцев, прежде чем бурлящая атмосфера Юпитера не загладила их.

Фабрика звезд (1995)

При ближайшем рассмотрении цветной мозаики туманности Ориона (М42) в 2006 году космический телескоп Хаббл выявил многочисленные сокровища в регионе активного звездообразования.

Примерно в 1500 световых лет от Земли, рядом с центром созвездия Орион, расположено небесное родильное отделение, где облака газа собираются в новые звезды. Вокруг этих звезд располагаются диски материи, которые однажды могут стать планетарными системами. Исследование туманности Ориона Хабблом помогло подтвердить, что планеты довольно распространены по Вселенной, а эта активность позволила пролить свет на некоторые вопросы о рождении нашей собственной Солнечной системы. Ученые оценивают, что некоторые из звезд в туманности Ориона возрастом всего в несколько миллионов лет. «Всего», спросите вы? По сравнению со звездой возрастом в 4,5 миллиарда лет, от которой мы все зависимы на Земле, те звезды еще даже не головастики.

Галактическая эволюция (1996)

Несколько сотен никогда не виденных галактик видимы в этом «глубочайшем» взгляде на Вселенную под названием Hubble Deep Field (HDF), брошенном космическим телескопом Хаббл.

Эти пятна — не звезды, это целые галактики. В течение 10 дней Хаббл вглядывался в крошечную полоску неба — эквивалентную ширине копейки с расстояния в двести метров. Через эту «замочную скважину» он увидел невероятный массив более 1500 галактик на разных этапах эволюции, простирающийся до самых пределов видимой Вселенной. Некоторые из них довольно молодые, некоторые берут начало с начала времен, а многие настолько тусклые, что их никогда не видели даже самые мощные наземные телескопы. И еще более интересно то, что Хаббл мог уставиться куда угодно в небо и обнаружить похожее разнообразие галактик.

Гамма-лучевая вспышка (1998)

Космический телескоп Хаббл заснял невероятно тусклую галактику в 12 миллиардах световых лет от нас.

Миллиарды лет назад, по непостижимым расстояниям в космосе катастрофический взрыв разослал высокоэнергетическую радиацию — гамма-лучи. В конце 1997 года эта радиация достигла Земли. Гамма-лучевые всплески обычно длятся секунду-две, поэтому невозможно целенаправленно засечь их с помощью телескопа, но они оставляют слабое послесвечение в видимом, рентгеновском, радиоволновом и инфракрасном спектре. Хаббл проследовал за ним сквозь пространство и время к источнику — невероятно тусклой галактике в 12 миллиардах световых лет от нас. Гамма-лучевые вспышки чрезвычайно редкие, но очень мощные. Случись такая вспышка в Млечном Пути, если она будет направлена на Землю, последует массовое вымирание.

Возраст Вселенной (1999)

Этот снимок, сделанный космическим телескопом Хаббл, используется для идентификации ключевых маркеров звездного расстояния, известных как цефеиды, переменные звезды. Великолепная спираль NGC 4921 неформально называлась анемичной из-за низкой скорости звездообразования и низкой яркости поверхности.

Астрономы знали, что Вселенная старая и большая. Но не знали, насколько большая и насколько старая. Хаббл помог сузить ответы. Сканируя галактики, подобные NGC 4921, телескоп обнаружил сотни «переменных цефеид», пульсирующих звезд, характеристики которых сделали их надежным инструментом измерения расстояний. Точное определение того, как далеко галактики от нас и с какой скоростью движутся, позволяет определить размер, возраст и судьбу Вселенной. До Хаббла Вселенной было 10-20 миллиардов лет. После Хаббла стало 13,8 миллиарда. Точность — вежливость королей.

Черная дыра (2000)

Вылетая потоком из центра галактики M87, подобно космическому свету маяка, джет черной дыры выпускает электроны и другие субатомные частицы почти со скоростью света. На этом снимке телескопа Хаббл синий джет контрастирует с желтым свечением миллиарда невидимых звезд и желтизной глобулярных кластеров, составляющих эту галактику.

У большинства крупных галактик в центре находится сверхмассивная черная дыра, которую и запечатлел на шикарном снимке Хаббл. Эллиптическая галактика M87 лежит в 50 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Даже Хаббл увидел M87 как желтое пятно, за исключением одной выдающейся детали: джета частиц, который выбрасывается из ядра галактики на околосветовой скорости черной дырой массой в 2 миллиарда солнц. Джет вытягивается на 5000 световых лет. В 1940-х годах ученые уже знали, что с созвездием Девы что-то не так: оно было одним из мощнейших источников радиочастотных волн в небе. Хаббл показал детали.

Чужая атмосфера (2001)

Так выглядит планета, газовый гигант, вращающаяся вокруг желтой звезды, похожей на Солнце, HD 209458 в 150 световых годах от Земли, глазами художника.

Всего несколько десятилетий назад ученые не были уверены, существуют ли планеты за пределами Солнечной системы. На сегодняшний день подтверждено существование порядка 2000 экзопланет, причем новые находятся постоянно. Вклад Хаббла в этот поиск включает первое прямое обнаружение атмосферы у экзопланеты. Она была обнаружена у похожей на Юпитер планеты, вращающейся вокруг HD 209458, желтой звезды в 150 световых годах от нас. Когда планета прошла перед своей звездой, Хаббл смог проанализировать свет звезды, прошедший через атмосферу, как через фильтр. Телескоп обнаружил натрий, водород, углерод и кислород.

Умирающая звезда (2003)

Похожая на покрытый рябью бассейн, освещенный подводными фонарями, туманность Яйцо предлагает астрономам особый взгляд на то, как обычно невидимая пыль укрывает оболочкой стареющую звезду.

Мы все — звездная пыль. Тяжелые элементы, составляющие наш мир — углерод, кислород, кремний, железо — были произведены внутри звезд, когда те сжигали свое топливо, и рассеялись вместе со смертью светил. Снимок Хаббла туманности Яйцо в 3000 световых годах от Земли показал звезду на поздних этапах ее жизни, когда она вот-вот должна стать белым карликом. Туманность — это оболочка пыли, по большей части углерод, укрывающая стареющую звезду и растянутая на сотни миллиардов километров в космосе. У оболочки есть слои, как у луковицы, которые приводят к тому, что свет звезды рябит. Сама звезда скрыта толстым слоем пыли.

Темная энергия (2003)

Сверхновая в 8 миллиардах световых лет от Земли — красное свечение в центре этого снимка Хаббла.

Хаббл заснял две взрывающиеся звезды в галактиках за миллиарды световых лет от Земли — и значит за миллиарды лет в прошлом, — и эти снимки помогли нам лучше понять расширение Вселенной. Сверхновая типа Ia светится с определенным уровнем яркости, что делает их полезными для определения межгалактических расстояний. Изучая их свет, астрономы могут понять, как далеки они и как быстро движутся. Это привело к интересным выводам: хотя скорость расширения Вселенной растет, в определенный момент в прошлом это расширение замедлилось. Что вызвало замедление? Загадочная сила — темная энергия.

Темная материя (2007)

Снимок галактического кластера Cl 0024+17, на который наложена карта локальной темной материи в голубом цвете.

Большая часть материи во Вселенной невидима для нас. Ученые называют ее темной материей. Мы не знаем, чем она является, но можем наблюдать ее напрямую по гравитационным эффектам. Используя Хаббл для определения форм далеких галактик, астрономы смогли определить темную материю по тому, как она искажает свет вокруг галактик. Это позволило им составить трехмерную карту распределения темной матери, которая выглядит как сеть нитей, протянутых через огромные расстояния. Обычная материя накапливается вдоль этих нитей.

Осталось понадеяться, что у Хаббла будет достойный преемник.